[发明专利]一种基于路径控制的有轨电车转向控制方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于路径控制的有轨电车转向控制方法与装置，其中方法包括获取具有有轨电车绿波设计需求的路段的几何参数、交通参数以及需进行优化的目标路径；构建并求解以最大化社会车辆绿波带宽的加权和为目标的优化模型，通过调整信号周期、相位顺序与相位差，为有轨电车和社会车辆分别形成独立的绿波带；根据模型优化结果，对实际路段的信号控制参数进行调整。本发明基于对实际路段的交通流量、几何尺寸、车辆旅行时间与相位时长和组成，对各个交叉口的周期进行统一，对相位差进行优化，从而为社会车辆和有轨电车提供相互独立的绿波。并且不仅可以用于包含单线有轨电车的交通系统建模，还可以对多线路有轨电车的干线信号系统进行优化。

技术领域

本发明属于交通安全控制领域，具体涉及一种考虑转向有轨电车的绿波设计的基于路径控制的有轨电车转向控制方法与装置。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对于交通出行的需求有了显著的提高，这对城市交通系统的承载能力和运行效率都提出了巨大的挑战。有轨电车作为一种高效、环保的公共出行方式，能够有效地承载交通出行，从而降低交通系统的运营压力。但受制于包含有轨电车的绿波信号设计方法的不完善，目前有轨电车仍未得到广泛的应用。在得到应用的场景中，为保证有轨电车顺利地通过交叉口，往往需要侵占社会车辆的路权，从而降低了社会车辆的运行效率。因此，问题的关键在于，如何通过信号控制合理地为有轨电车和社会车辆分配路权。

绿波信号协调控制是目前应用最广泛的一种信号控制方式，其原理是：通过对信号控制参数进行调整，为目标车辆创建绿波通行条件，使其能在绿波带内不停车连续地通过交叉口，从而有效地减少停车次数，提升干线交通系统整体通行效率。在现阶段的绿波设计方法研究中，绿波的目标车辆主要是社会车辆、公交车辆或是同时考虑二者。对于包含有轨电车的绿波设计与研究也停留在仅能够考虑直行有轨电车的程度上。这主要是因为，当前绿波设计方法的主要目标是位于主路方向上的车辆，其控制参数也主要是主路上的信号相位。但有轨电车如果需要实现转向，除主路相位外，还必须得到次路相位的配合。因此，可以认为，现有技术对于有轨电车在实际中应用的适应性是不足的。

发明内容

发明目的：针对现有方法的不足，本发明的目的在于提供同时考虑主路与支路相位从而能为有转向需求的有轨电车提供绿波的基于路径控制的有轨电车转向控制方法与装置。该方法基于对实际路段的交通流量、几何尺寸、车辆旅行时间与相位时长和组成，对各个交叉口的周期进行统一，对相位差进行优化，从而为社会车辆和有轨电车提供相互独立的绿波。

技术方案：为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于路径控制的有轨电车转向控制方法，包括以下步骤：

(1)获取具有有轨电车绿波设计需求的路段的几何参数、交通参数以及需进行优化的目标路径；

(2)构建并求解以最大化社会车辆绿波带宽的加权和为目标的优化模型，通过调整信号周期、相位顺序与相位差，为有轨电车和社会车辆分别形成独立的绿波带；所述优化模型的约束包含描述社会车辆与有轨电车在两个连续交叉口之间行驶的约束、各路径通过相位的约束、社会车辆与有轨电车的行驶时间约束以及分别用来确定有轨电车路径绿波带宽的下限，保证有轨电车各路径旅行时间相等以及信号周期的上下限的补充约束；

(3)根据模型优化结果，对实际路段的信号控制参数进行调整，根据优化后的旅行时间计算并公示为保持在绿波中行驶车辆应该维持的速度。

作为优选，所述步骤(1)中获取的路段几何参数包括交叉口间距、有轨电车轨道与车站设置位置，路段交通参数包括各交叉口的流量、车辆的旅行时间、有轨电车停站时间、有轨电车通过交叉口的平均速度，各交叉口的相位组成方案，以及各相位的时长，目标路径包括社会车辆路径和有轨电车路径。

作为优选，所述步骤(2)中优化模型的目标表示为：